《Food and Chemical Toxicology》：Long-term (>7-year) parental consumption of genetically modified maize (
Cry1Ab/Cry2Aj and EPSPS) induces no adverse sperm DNA methylation alterations across two generations of cynomolgus monkeys
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本研究利用非人灵长类动物模型，从雄性生殖角度评估了转基因（GM）玉米的长期安全性。研究人员分析了食蟹猴在食用GM玉米、非GM亲本玉米或常规饮食两代（F0/F1）后的精子DNA甲基化谱。全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）显示各组间整体甲基化水平无显著差异。鉴定出
本研究利用非人灵长类动物模型，从雄性生殖角度评估了转基因（GM）玉米的长期安全性。研究人员分析了食蟹猴在食用GM玉米、非GM亲本玉米或常规饮食两代（F0/F1）后的精子DNA甲基化谱。全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）显示各组间整体甲基化水平无显著差异。鉴定出的差异甲基化区域（DMRs）较短，富集于非调控基因组区域，且处理后无聚类现象。功能富集分析显示，在所有饮食比较中，DMR相关基因始终参与相同核心生物学通路（如mTOR和Wnt信号通路）。这些发现表明，食用GM玉米不会诱导精子产生特异性的不良表观遗传改变，观察到的变化反映的是对饮食变化的常见生理适应，而非GM相关效应。
**论文解读：转基因玉米长期多代食用对食蟹猴精子DNA甲基化的表观遗传安全性评估**
**一、研究背景与问题**
转基因作物在全球食品安全与农业生产中日益重要，但其长期食用对生殖系统，尤其是跨代健康的影响仍是公众关切的核心。现有安全评估基于“实质等同性”原则，依赖营养学、毒理学和致敏性测试，虽能检测传统毒性终点（如体重、器官病理、血液生化），但难以捕捉更细微的生物学变化，特别是潜在的表观遗传跨代效应。表观遗传调控，尤其是DNA甲基化，是连接环境暴露与基因表达的关键机制，已成为毒理学安全评估的新前沿。精子DNA甲基化不仅关乎雄性生殖健康，还可能携带父系环境暴露信息至后代，是研究环境因子跨代效应的关键窗口。此前在啮齿类动物中的研究存在暴露时长、物种相关性及终点选择的局限性，亟需在系统发育更接近人类的非人灵长类模型中开展研究，并采用高分辨率技术检测早期表观遗传改变。因此，本研究旨在通过长期、多代食蟹猴饲养实验，结合全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS），系统评估转基因玉米对雄性精子DNA甲基化谱的影响，回答以下问题：（1）长期食用转基因玉米是否破坏精子整体表观遗传稳态？（2）是否诱导特异且有害的局部甲基化改变？（3）观察到的变化是非转基因亲本玉米或饮食改变的共同生理适应，还是转基因组分特有的效应？该研究发表于《Food and Chemical Toxicology》。
**二、主要关键技术方法**
本研究采用食蟹猴（cynomolgus monkey）作为非人灵长类模型，样本来源包括F0代（亲代）和F1代（子代）共16只成熟雄性个体，按饮食分为三组：转基因玉米组（Z组，含Cry1Ab/Cry2Aj和G10evo-EPSPS蛋白）、非转基因亲本玉米组（Q组）和常规饲料组（D组），饲养周期超过7年。关键方法包括：（1）电刺激采精获取精子样本；（2）使用商业试剂盒提取高质量基因组DNA，并掺入未甲基化λ噬菌体DNA作为内参；（3）通过EZ DNA Methylation-Gold Kit进行亚硫酸氢盐转化；（4）构建WGBS文库并在Illumina NovaSeq 6000平台测序（150 bp双端读长）；（5）生物信息学分析：使用Bismark比对参考基因组，计算每个胞嘧啶位点的甲基化水平，采用DSS软件包（v2.12.0）基于贝叶斯离散收缩模型鉴定差异甲基化区域（DMRs，长度≥50 bp，至少3个CpG位点，q值<0.05），并对DMR相关基因进行Gene Ontology（GO）和KEGG通路富集分析。
**三、研究结果**
**3.1 全基因组甲基化水平与模式**
基于16个样本（涵盖F0/F1代及Z、Q、D组）的WGBS数据，各组平均甲基化水平高度一致（图1A）。主成分分析（PCA）显示样本未按处理组或世代聚类，前两个主成分仅解释约31.9%的总方差，主要变异源于个体差异（图1B、图S2）。Pearson相关性分析进一步证实样本间甲基化模式高度相似（图S3）。对CpG岛、启动子、基因体等关键功能区域的分析显示，各区域甲基化水平稳定，组间无显著差异（图S4a和S4b）。
**3.2 差异甲基化区域（DMRs）的基因组特征**
在全部六个关键比较组中鉴定出的DMRs长度分布一致，绝大多数集中在100–300 bp（图2A）。在基因组功能区域分布上，DMRs主要定位于重复序列和内含子区域（图2B）。在直接与转基因喂养相关的比较中，位于CpG岛、启动子/转录起始位点（TSS）、UTR和外显子区域的DMRs数量较少。甲基化异质性分析显示子代样本异质性略高于亲代，但组间差异无统计学意义（图S5）。
**3.3 差异甲基化基因的功能富集分析**
KEGG通路富集分析显示，不同比较组（包括转基因与对照组之间以及各对照组之间）显著富集的通路类型高度相似（图3），主要包括mTOR、Hippo和Wnt信号通路，这些通路在KEGG数据库中常与多种癌症相关。GO富集分析结果一致，富集的GO条目数量有限，主要涉及代谢、转录调控、蛋白质修饰和细胞稳态等基础生物学过程，且不同组间功能类别相似，无定向差异（图S6）。
**四、讨论与结论**
**讨论总结**：本研究在灵长类模型中通过长期多代喂养实验系统评估了转基因玉米对雄性精子DNA甲基化的影响。综合所有表观基因组数据，主要变异源于个体差异，未发现转基因处理诱导的特异性不良表观遗传改变。多层级全局分析一致表明，转基因喂养未破坏表观遗传稳态：核心发现是转基因玉米组与对照组在精子全基因组甲基化水平及关键功能区域（如CpG岛、启动子）甲基化状态上无差异；PCA样本未按处理组聚类，且样本间甲基化模式高度相关，说明相较于个体表观遗传背景，转基因饲料引入的变异极小。即使检测到局部甲基化变化，其特征也不支持生物学风险：DMRs长度短、随机分布，显著富集于重复序列和内含子等非核心调控区域，且在直接与转基因效应的比较中，关键基因调控区域的DMRs数量未增加。功能富集分析更指向“生理适应”而非“毒性效应”：所有比较组（包括非转基因饲料对照之间）中DMR相关基因均富集于相同的基础通路（如mTOR、Wnt、细胞代谢等），表明检测到的甲基化差异并非转基因组分特有，而更可能是机体对不同饮食成分（无论玉米基饲料还是常规饲料）的常见低水平生理代谢适应。这种适应性表观遗传微调属于正常生理反应范围。
**研究结论翻译**：综上所述，基于精子DNA甲基化这一敏感且与遗传相关的表观遗传维度，本研究中涉及的长时期多代转基因玉米喂养在食蟹猴模型中未诱导超出正常生理适应范围的有害或特异性表观遗传改变。观察到的主要变异源于个体差异，有限的局部变化在特征和功能上与对照组不同饮食诱导的常见适应反应无区别。此外，本研究所用转基因玉米的营养成分与其非转基因亲本系无实质差异（见补充表S2和S4），表明观察到的精子DNA甲基化变化可能是非特异性生理波动，而非转基因特异性效应。尽管如此，为最终证实转基因玉米对雄性生殖的安全性，未来研究应直接评估生育力结局，包括F1代精子活力和繁殖性能。本研究数据表明，转基因玉米对雄性生殖系统的表观遗传完整性无不良影响，进一步证实了其长期食用安全性。通过持续超过7年的灵长类喂养实验，结合精子基因组甲基化的高分辨率检测，能够系统揭示生物技术育种作物长期摄入在表观遗传水平可能引起的慢性生殖毒性风险，为转基因玉米长期喂养的表观遗传安全性提供了直接证据，并为深入探索转基因喂养对灵长类生殖健康和表观遗传调控的潜在影响奠定了基础。
